lithium-ion

Les brevets du chercheur John Goodenough seront commercialisés par Hydro-Québec

13 février 2020 Par : Éric Messier

Hydro-Québec et l’Université du Texas à Austin ont signé une entente pour transférer des brevets issus des recherches de John B. Goodenough, professeur à l’Université du Texas et lauréat du prix Nobel de chimie 2019, et de Maria Helena Braga, professeure agrégée à l’Université de Porto, au Portugal.

Cette entente permettra à Hydro-Québec d’avoir accès à un nouveau type d’électrolyte destiné aux batteries au lithium à électrolyte solide et de l’intégrer à une batterie qui pourra être commercialisée. Ces nouvelles batteries pourraient remplacer les batteries au lithium-ion classiques au cours de la prochaine décennie

L’Université du Texas et Hydro-Québec ont signé plusieurs ententes touchant des innovations en matière de batterie et menant à leur commercialisation.

Les travaux du P^r Goodenough, toujours actif à l’âge de 96 ans, ont beaucoup pesé dans l’invention des batteries au lithium-ion qui sont omniprésentes dans les produits électroniques et les véhicules électriques. Électricité-Plus en avait parlé en mars 2017.

Chez Hydro-Québec, les opérations seront dirigées par Karim Zaghib, directeur général du Centre d’excellence en électrification des transports et en stockage d’énergie et lauréat du prix Lionel-Boulet 2019.

Les batteries à électrolyte solide sont une solution plus sécuritaire que les batteries au lithium-ion actuelles, car elles éliminent le danger d’inflammabilité. Elles ont une énergie massique élevée, sont durables, légères et nettement moins couteuses.

Dans les années 1990, Hydro-Québec avait déjà mis au point une batterie à électrolyte solide. La société d’État avait poursuivi la recherche-développement visant à améliorer les performances et les méthodes de fabrication d’une nouvelle génération de batteries.

Partenariat avec Mercedes-Benz

Le Centre d’excellence en électrification des transports et en stockage d’énergie d’Hydro-Québec a aussi signé une entente avec Mercedes-Benz pour accélérer le développement d’une nouvelle génération de technologies de batterie au lithium. Les chercheurs d’Hydro et de Mercedes-Benz mettront à l’essai les nouveaux matériaux en conditions d’utilisation réelles.

Leurs efforts touchent l’optimisation de la génération actuelle de batteries au lithium-ion et la recherche sur les systèmes de batterie de nouvelle génération.

Les batteries au lithium au menu de la journée InnovÉÉ

15 janvier 2020 Par : Éric Messier

La journée InnovÉÉ du 13 février prochain à Longueuil sera consacrée à l’industrie des batteries au lithium sous le thème la Filière des batteries au lithium: quelle est la formule gagnante?

L’évènement présenté en collaboration avec l’Association pour la recherche et le développement en chimie au Québec (ADICQ) mettra de l’avant les percées scientifiques dans le domaine des batteries au lithium, largement utilisées dans les véhicules électriques et les appareils électroniques, ainsi que les tendances à venir et les opportunités de partenariats et de développement.

Au cœur de la journée, un panel animé par Eddy Zuppel, chef du programme Technologies de propulsion des véhicules au Conseil national de recherche du Canada, réunira des experts autour du développement de la batterie au lithium au Québec. Ses invités: Karim Zaghib, directeur général du Centre d’excellence en électrification des transports et en stockage d’énergie d’Hydro-Québec; Patrice Boulanger, vice-président Marketing, développement des affaires et R&D chez Nouveau Monde Graphite, une entreprise qui exploite une mine de graphite et veut se tailler une place dans la filière des matériaux pour batteries lithium-ion; Patrick Leblanc, chef Développement électrochimie chez Blue Solutions, dont les batteries et solutions de stockage d’électricité reposent sur la technologie de la batterie LMP (lithium métal polymère); ainsi qu’Émilie Nadeau, directrice de projet chez Recyclage Lithion, qui a développé un nouveau procédé pour le recyclage des batteries lithium-ion.

La présence d’un représentant de Johnson Matthey, dont l’usine de Candiac se spécialise dans les matériaux de batteries, reste à confirmer.

Les participants pourront ensuite prendre part au speed-meeting professionnel qui vise à favoriser l’émergence de partenariats au sein de l’industrie.

Le programme est disponible sur le site de l’évènement. On peut aussi revoir nos articles à propos de la batterie lithium-ion en cliquant ici.

Le programme InnovÉÉ soutient le développement et le financement de projets collaboratifs de recherche, alors que l’ADICQ a comme mission de protéger les intérêts des entreprises et d’aider au développement du secteur de la chimie au Québec.

Batteries nouvelle génération Les recherches avancent dans plusieurs directions et Nouveau Monde Graphite veut faire sa place

11 décembre 2019 Par : Jean-François Lacerte

Alors que les batteries lithium-ion actuelles ont le haut du pavé en matière d’équipement servant à produire de l’énergie pour soutenir la motricité électrique, les recherches scientifiques pour trouver des alternatives à ce quasi‑monopole se multiplient. Et la compagnie québécoise Nouveau Monde Graphite veut faire sa place dans ce nouveau marché.

Le sodium

Des chercheurs français ont mis au point un prototype de batterie qui remplacerait le lithium par le sodium. Lorsque le procédé sera au point, il est clair que le prix des batteries qui alimentent nos téléphones, nos voitures électriques et nos ordinateurs chutera vertigineusement, car le lithium est un matériau rare (et donc cher) alors que le sodium est très abondant et nettement moins cher.

Quel est le problème à résoudre? Les scientifiques doivent trouver le dosage qui permettra de faire fonctionner la cathode (électrode positive) constituée surtout de sodium, afin de permettre aux ions de circuler dans un milieu liquide.

Il faudra aussi tester l’efficacité de stockage de ces batteries et améliorer le cycle de charge et décharge sans perte significative de performance.

L’intérêt industriel de ces nouvelles batteries, outre la baisse du prix, réside dans l’espoir d’améliorer significativement le temps de charge de ces nouvelles batteries, ce qui plaira certainement aux consommateurs.

Le graphite

L’utilisation du graphite dans les batteries de l’avenir est aussi sérieusement étudiée dans les laboratoires et les entreprises minières. Au Québec, la compagnie Nouveau Monde Graphite (NMG) cherche à prendre sa place dans l’usage de ce matériau dans la production d’anodes nouveau genre.

NMG a récemment annoncé l’achèvement très positif de nombreux tests et d’inspections pour ses équipements de micronisation et spéronisation (étape de conception de granulés sphériques au moyen d’un sphéroniseur) du graphite tiré de sa mine de Saint-Michel-des-Saints, dans Lanaudière.

Pour parvenir à ses fins, NMG s’est associé à deux géants mondiaux: le fonds minier européen Pallinghurst et Traxys Battery Materials, un fournisseur majeur dans la fabrication de batteries. Le premier a investi 10 millions dans NMG pour une participation d’environ 20 %, alors que le second vient d’annoncer qu’il consacrera 2 milliards US dans la production de matériaux de batteries, incluant le graphite.

Tous les projets utilisant le graphite, le lithium, le cuivre et le cobalt font partie des centres d’intérêt et des objectifs que des trois partenaires se sont fixés, de la mine jusqu’à l’approvisionnement des fabricants de batteries pour les véhicules électriques.

Les recherches à l’IREQ

À l’Institut de recherche d’Hydro-Québec, à Varennes, en Montérégie, les chercheurs qui travaillent sur l’amélioration des batteries lithium-ion, qui équipent la quasi-totalité des voitures électriques, partent d’un constat très simple: pour améliorer les performances des batteries au lithium, il faut associer ce matériau à d’autres matériaux.

Fruits de ses recherches, l’IREQ a développé trois nouveaux types de prototypes de batteries:

Batterie lithium-métal polymère
Batterie lithium-soufre
Batterie lithium-air

On peut découvrir une synthèse très bien vulgarisée de ces recherches en cliquant ici.

Karim Zaghib reçoit la plus haute distinction en recherche et développement

13 novembre 2019 Par : Éric Messier

Le prix Lionel-Boulet, la plus haute distinction accordée par le gouvernement du Québec dans le domaine de la recherche et du développement en milieu industriel, est remis cette année à Karim Zaghib, chercheur et directeur général du Centre d’excellence en électrification des transports et en stockage d’énergie d’Hydro-Québec.

Karim Zaghib a obtenu un doctorat en électrochimie à l’Institut polytechnique de Grenoble et une habilitation à diriger des recherches à l’université Pierre et Marie Curie – UPMC (Paris 6), avant d’aller faire de la recherche au Japon, à l’Osaka National Research Institute. En 1995, il joint l’équipe de l’Institut de recherche d’Hydro Québec (IREQ) qu’il dirige depuis 2017.

À l’Institut, il est l’initiateur des recherches sur les batteries lithium-ion. Grâce à ses travaux menés en collaboration avec des universités, des centres de recherche et des entreprises internationales, Hydro-Québec a été la première au monde à utiliser le phosphate de fer lithié pour emmagasiner de l’énergie de grande capacité.

Le Centre d’excellence perfectionne aujourd’hui une batterie tout solide, dont l’électrolyte est composé de lithium, de céramique ou de verre, entièrement sécuritaire, au lieu de l’actuel électrolyte qui présente le danger d’être hautement inflammable, expliquait M. Zaghib à La Presse.

Le défi consiste à augmenter sa capacité et à baisser sa température d’utilisation à 25 degrés Celsius (80 degrés actuellement), pour la moitié du prix actuel; un objectif qui sera atteint vers 2025-2026, selon le chercheur.

Prix et honneurs à l’international

Karim Zaghib a figuré sur la liste The World’s Most Influential Scientific Minds de Clarivate Analytics en 2015, 2016 et 2017. Il a reçu plus de dix autres prix et distinctions, dont les titres de Fellow de l’Académie canadienne du génie en 2017, de Fellow de l’Electrochemical Society en 2011, et les prix IBA Technology Award en 2017 et IBA Research Award en 2010 de l’International Battery Materials Association.

Il est associé à plus de 550 brevets et 60 licences et a participé à plus de 420 articles et 22 monographies.

Lionel Boulet (1919-1996) est à l’origine de l’Institut de recherche en électricité du Québec (IREQ), aujourd’hui l’Institut de recherche d’Hydro-Québec. Le prix qui porte son nom rend hommage aux personnalités qui se sont illustrées par leurs activités de recherche et de développement en milieu industriel.

Batteries lithium-ion: le Québec possède un immense potentiel

10 septembre 2019 Par : Éric Messier

Une étude réalisée par la firme KPMG pour le compte de Propulsion Québec et dévoilée le 5 septembre conclut que le Québec peut exploiter ses nombreux atouts pour développer l’industrie des batteries lithium-ion, profiter de la progression fulgurante du marché des véhicules électriques, et éviter que des intérêts étrangers tirent profit à sa place de ses matières premières.

Le gouvernement prêt à s’impliquer

Lors du lancement de l’étude, le ministre de l’Économie Pierre Fitzgibbon a annoncé qu’Investissement Québec prévoit lancer dans les prochains mois une stratégie pour le secteur des batteries lithium-ion. «On n’a pas le choix, a-t-il dit. Il faut contrôler le minerai pour éviter qu’il s’en aille à l’extérieur; je veux qu’on le convertisse ici.»

Le Québec possède en effet des ressources minières – lithium, graphite, fer, phosphate, nickel et potentiellement cobalt – qui peuvent être transformées en minéraux de «grade batterie». De l’avis de KPMG, le plan devrait prévoir le raffinement de ce minerai au Québec.

La phase suivante verrait la création d’une usine de fabrication de batteries. Le ministre Fitzgibbon reconnait qu’il s’agit d’un projet extrêmement couteux, mais qu’il saura surement éveiller l’intérêt du secteur privé. Il a affirmé que le gouvernement du Québec n’en serait certainement pas l’actionnaire principal, mais qu’il peut en être l’initiateur.

Forces et faiblesses du Québec

Pour développer cette industrie, le Québec possède plusieurs atouts: la présence de matières premières (dont lithium, graphite, nickel, manganèse, cobalt, aluminium et cuivre); des expertises industrielles et technologiques mobilisables; une source d’énergie propre et compétitive; la capacité de produire selon des normes environnementales élevées; la proximité des constructeurs automobiles américains; des infrastructures logistiques et de transport adéquates; un gouvernement qui soutient le projet.

En revanche, le Québec doit relever plusieurs défis. Parmi eux, une filière fragmentée, des acteurs de petite taille et une faible présence des grands manufacturiers de batteries. Aussi, des chaines d’approvisionnement et logistique peu intégrées avec les chaines mondiales existantes et une absence de structures de recyclage de batteries.

Plusieurs projets très prometteurs de récupération de matériaux et de recyclage de batteries sont toutefois en développement au Québec et passeront en phase pilote au cours de 2020.

L’étude de KPMG est accessible sur le site de Propulsion Québec.